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1、萬方數(shù)據(jù)第229003麓4矽JOU心磊蘭群D劃ON臻黧U學(xué)版NIV’ERSITYV譬2’N003“2年月心ALoFGHUAApr·紡絲工藝對(duì)高相對(duì)分子質(zhì)量Lyocell纖維素纖維性能的影響’彭順金，張松潔，邵惠麗。。，胡學(xué)超(東華大學(xué)纖維材料改性國家重點(diǎn)實(shí)騙室．上海，200051)摘要使用高相對(duì)分子質(zhì)量的纖維素——醫(yī)用脫脂棉(銅銨法聚合度DP：1400)為紡絲原料，N甲基嗎蚌一N一氧化物(NMMO)作溶刑，采用L、ocell工藝進(jìn)行紡絲制備高強(qiáng)高模纖維素纖堆；通過正交譴計(jì)和系統(tǒng)試驗(yàn)，考察了紡叢工藝參數(shù)(氣隙長度，拉仲比．凝固浴濃度和噴絲板孔數(shù))對(duì)最終Lyocell纖雛機(jī)械性能的影響
2、。姑果表明，對(duì)于這一體系．紡絲工藝參數(shù)對(duì)纖維的拉仲強(qiáng)度、初始模董廈斷裂伸長率都有不同程度的影響；在工藝優(yōu)化的基礎(chǔ)上．制備出了拉伸強(qiáng)度8．9cN／dtex．初始模量163cN／dtex的高強(qiáng)高模殲維素纖維。*鍵詞：高相對(duì)分子質(zhì)量，脫脂棉．高強(qiáng)高模，纖雛素纖堆，Lyooell工藝，機(jī)械性能中圖法分類號(hào)：呻340．645采用高相對(duì)分子質(zhì)量纖維素紡絲是制備高強(qiáng)度人造纖維素纖維的方法之一。通常紡絲用的纖維素漿粕的聚合度(DP)大多在300—600問，是由天然纖維素經(jīng)過化學(xué)活化和降解后得到的，其主體成分為纖維素II；而脫脂棉則是用天然棉花經(jīng)有機(jī)溶劑脫脂后得到的，其主體成分為纖維素I。由于其在紡
3、絲過程中的物理化學(xué)性質(zhì)比一般化學(xué)漿粕有著很大的差異，因此，其紡絲工藝有著自身的特性。Lyocell纖維是指直接由纖維索有機(jī)溶液紡絲得到的再生纖維素纖維的總稱L1J，在其生產(chǎn)工藝過程中不形成纖維素衍生物【2J。與傳統(tǒng)的粘膠和銅銨工藝相比，由于Lyocell工藝路線簡單，節(jié)省資源，環(huán)境友好，又可根據(jù)不同的需求可生產(chǎn)出不同性能的纖維等，因此，自從1969年ENKA公司申請(qǐng)了用NMM0溶解纖維素的專利以來舊J，尤其是近二十幾年來這一領(lǐng)域的相關(guān)研究引起了人們的關(guān)注。同低相對(duì)分子質(zhì)量纖維素紡絲一樣，紡絲工藝參數(shù)對(duì)用高相對(duì)分子質(zhì)量纖維素紡出的Lyocell纖維的機(jī)械性能有很大的影響。在國外，Ro
4、manov等【4。J在纖維素／NMM0／H20溶液的制備、紡絲和紡絲條件對(duì)纖維結(jié)構(gòu)的影響做了一系列工作；Mortimer等人m83用DP為600的化學(xué)漿粕溶解在NMM0溶液中進(jìn)行紡收稿日期：20D2—04—04*本文得到教育部科學(xué)技術(shù)重點(diǎn)項(xiàng)日資助(批準(zhǔn)號(hào)：NO．O0060)*-通訊聯(lián)系人絲，考察了拉伸比、纖維直徑和線速度對(duì)Lyocell纖維在紡絲過程中的結(jié)構(gòu)成形的影響；Ikube和BI”kweu
5、9』研究了凝固浴濃度，溶液的組成和干燥條件對(duì)纖維素結(jié)晶的影響后認(rèn)為，凝固浴濃度為50％時(shí)得到的纖維強(qiáng)度最大；Loubirloux【10j的研究表明拉伸比對(duì)LyoceU纖維的物理結(jié)構(gòu)和機(jī)械性
6、能有較大的影響。Chart日等-1lJ考察了幾種無機(jī)和有機(jī)添加荊對(duì)Lyocell纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能的影響，在特制的紡絲設(shè)備上，用DP分別為600的纖維素漿粕和5000的Menoufi棉進(jìn)行紡絲，發(fā)現(xiàn)高相對(duì)分子質(zhì)量的Lyocell纖維其強(qiáng)度和模量(分別為1GPa和40GPa)均為低相對(duì)分子質(zhì)量Lyocell纖維的兩倍。在這些的研究中，其研究對(duì)象均為單孔紡絲。1999年，White等【12】為了改善紡絲性能。在紡絲線的氣隙區(qū)域作了改進(jìn)，增加一套交叉吹風(fēng)裝置并申請(qǐng)了美國專利。在國內(nèi)，東華大學(xué)胡學(xué)超教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組自20世紀(jì)90年代開始涉足這一領(lǐng)域的研究以來，取得了一定的國際影響．先
7、后在纖維索的溶解工藝、紡絲工藝、溶劑回收、纖維的在線測量及計(jì)算機(jī)模擬、纖維原纖化結(jié)構(gòu)和功能纖維、薄膜以及牲實(shí)現(xiàn)其工業(yè)化方面都做了比較深入的研究1“～“。此外，用纖維素或其衍生物的中問相(mesopha”)原液紡絲獲得高強(qiáng)高模的纖維素纖維也引起人們的關(guān)注。萬方數(shù)據(jù)84東華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版}第29卷DuPont公司用纖維素脂中間相紡絲技術(shù)得到了拉伸強(qiáng)度和彈性摸量分別為2．3GPa和46GPa的纖維素纖維[21]；最近，Northolt和Boerstoel[22,23]使用無水磷酸作溶劑制備了纖維素的液晶相并用干噴一濕紡技術(shù)獲得了單絲初始模量為44GPa，聲速模量為58GPa，拉伸強(qiáng)
8、度為1．7GPa的纖維素纖維。目前。文獻(xiàn)報(bào)道的有關(guān)工藝參數(shù)對(duì)纖維結(jié)構(gòu)與性能的影響，絕大多數(shù)的研究對(duì)象是單絲，而且研究的各參數(shù)之間是彼此孤立的，然而在實(shí)際紡絲過程中，這些因數(shù)之間又都是相互作用的。我們的工作主要是希望通過采用高相對(duì)分子質(zhì)量的纖維素原材料和干噴—濕紡技術(shù)以獲取截面圓，纖維線密度小，強(qiáng)度高的纖維素纖維用于制備纖維索基碳纖維。為此設(shè)計(jì)了正交實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)地考察了紡絲工藝參數(shù)對(duì)Lyocell纖維性能的影響，優(yōu)化篩選出了適于本紡絲體系的最佳紡絲工藝，獲得了強(qiáng)度最高達(dá)8
